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說到柑橘

這可是好東西

健康有營養(yǎng)

還能……

驅(qū)貓……

那么為什么

貓主子對柑橘的味道

這么敏感呢？

Q1

問問吸貓所，為什么一些動物(比如貓)會對柑橘類水果的味道十分敏感?

答：

許多養(yǎng)貓人士都會發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，那就是貓咪可能會在剝橘子的時候露出厭惡的表情，并主動回避，仿佛遇到了可怕的毒物。

其實讓貓咪反應如此強烈的氣味并不僅限于柑橘類水果，還有檸檬，樟腦丸，膏藥，牙膏，風油精，醋，香水等等。這其中的一大原因就是貓咪擁有非常敏銳的嗅覺。家貓的嗅覺是人類的9-16倍。這是因為貓的鼻子與人類大有不同。它們擁有發(fā)達的嗅球和大面積的嗅粘膜表面，面積約為5.8平方厘米，是人類的兩倍。貓的鼻子里有4500萬至2億個氣味敏感細胞，而人類只有500萬個氣味敏感細胞。貓的嘴巴頂部還有一個人類沒有的器官：雅各布森器官。這個器官允許它們以人類無法感知的方式感知某些香氣。因此，對于人類而言非常平常的柑橘味氣息，對貓咪來說就像化工廠的刺鼻化學藥品一樣濃郁。也難怪貓咪會反應如此強烈。

（圖庫版權(quán)圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載）

當然，貓咪對柑橘類的氣味感到厭惡也不能單靠其嗅覺敏感度解釋。例如貓對貓薄荷里的荊芥內(nèi)酯（Nepetalactone）也同樣感受強烈，但不同于對柑橘類的厭惡，貓咪遇到貓薄荷時，常常會張開嘴巴，伸出舌頭，開心地打滾，仿佛一副癮君子的形象。

貓咪對橘子里的精油和檸檬酸的厭惡行為是它們對自身的保護。貓的肝臟對一部分人類認為無害的化學物質(zhì)排毒能力較差。橘子里的檸檬酸和精油，如果貓咪大量攝入，會引起胃部刺激，甚至可能引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制。當然，對柑橘類氣息的敏感是貓咪進化時獲取的保護自身的能力，是由基因決定的，也就存在個體差異。但即便貓咪對柑橘并不厭惡，也不要輕易嘗試喂食柑橘，一旦引發(fā)中毒就麻煩了。畢竟鏟屎官們喜歡的“貓中毒”，并非讓貓咪中毒，而是被貓咪迷到神魂顛倒的感受。對其他的動物，例如狗狗，還有同為貓科的獅子老虎，它們也同樣擁有敏銳的嗅覺，也同樣不能大量攝入橘子里的檸檬酸和精油。

參考資料：

https://en.wikipedia.org/wiki/Cat#Smell

https://en.wikipedia.org/wiki/Cat_senses#cite_note-sense_of_smell-15

https://en.wikipedia.org/wiki/Dog_health#Dangerous_foods

https://en.wikipedia.org/wiki/Cat_health#cite_note-21

美國愛護動物協(xié)會獸醫(yī)問答

https://web.archive.org/web/20120712174356/http:/www.aspca.org/Pet-care/ask-the-expert/ask-the-expert-poison-control/oranges

by YJY

Q2

廚師炒菜油潤一下鍋，就不容易粘鍋了，熱鍋不粘的原理是什么？

答：

對于下廚的人來說，如果不小心把鍋搞粘鍋了，那么焦煳狀的物質(zhì)就會附著在鍋上，摳都摳不下來，令人刷鍋的時候極度痛苦。但是一個熟練的廚師，是很少粘鍋的。這是因為，中國幾千年流傳下來的烹飪和廚具保養(yǎng)方法里，就蘊含了非常深刻的物理學原理。

鍋的材料很關(guān)鍵，在這里我們稍微具體問題一點討論中國傳統(tǒng)烹飪技術(shù)里使用的鐵鍋。鋁鍋在中國家庭中并沒有那么常見，而不粘鍋不粘的原理是因為表面有“現(xiàn)代工業(yè)”制作出來的涂層，原理和鐵鍋不同。中華鐵鍋的秘密在于“開鍋”。

一般買到鐵鍋，第一件事情是“開鍋”，做法很簡單：找一塊動物油脂，放進鍋里以涂抹灼燒。經(jīng)過這種處理后的鐵鍋，鍋的表面會形成納米級四氧化三鐵小球，這些附著在鐵鍋表面的小球可以讓鍋在潤油后被油浸潤，（小聲：這個研究還發(fā)了SCI，見參考文獻）。所以經(jīng)過這樣處理的鍋，會看上去油亮亮的，可以被油充分浸潤，炒菜時用油潤一下，上面就會附著一層油膜。粗略地說，這層油膜可以隔絕食物和高溫的鍋直接接觸，就不容易粘鍋了。

參考文獻：

Seasoning Chinese cooking pans: The nanoscience behind the Kitchen God's blessing

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589965120300416

by Luna

Q3

長笛為什么不正對著口吹才能吹出聲?

答：

首先說一下長笛的發(fā)聲原理。眾所周知，聲音是由于振動產(chǎn)生的，以波動的形式傳播。由于能量會隨著聲波而被傳遞，所以需要機制來提供動力。單簧管等樂器一般靠簧片的振動提供動力，而長笛發(fā)聲時，從嘴中吹出的氣流撞擊在吹口孔洞的邊緣上，一部分進入管中，引起管中氣柱受到擾動。管中氣柱的運動會反過來影響進入管中的氣流產(chǎn)生擺動，這樣相互作用下，進入管中的氣流速度大小、方向、壓強等參數(shù)會趨近于周期性變化，最終會達到一種叫做“諧振”的狀態(tài)。

吹口處氣流示意圖

（圖庫版權(quán)圖片，不授權(quán)轉(zhuǎn)載）

長笛雖然看起來是一端開放，但如果仔細觀察演奏者，你會發(fā)現(xiàn)吹口孔很大一部分與大氣相通，所以其實是兩端開放的。在這種條件下，管中空氣在某組頻率下會形成“駐波”，而這些頻率就是前面說的“諧振”狀態(tài)下的頻率。達到諧振時，這些頻率的聲音信號的振幅會被放大，長笛就發(fā)出了特定音高的聲音。

知道了發(fā)聲原理，就很容易解釋為什么需要不正對著吹才能發(fā)聲了。因為氣流需要和邊緣碰撞才能產(chǎn)生擾動使得空氣振動發(fā)聲。如果正對吹口吹氣，那么空氣和吹口邊緣幾乎不會發(fā)生相互作用，也就不會有周期性變化的動力，空氣也就不能振動發(fā)聲。

參考資料：

Flute acoustics: an introduction to how a flute works

http://newt.phys.unsw.edu.au/jw/fluteacoustics.html

by 有希的肥貓

Q4

地球磁場是怎么形成的？

答：

地球磁場的起源問題一直是物理學的一大難題，至今還沒有得到解決。在對地球磁場的探索過程中，科學家曾提出過許多假說，其中的自激發(fā)電假說（發(fā)電機模型），在觀測、實驗和理論上得到了許多認證，是目前被研究較多的一種模型。

在地核與地幔的交界位置，存在導電的液態(tài)物質(zhì)，由于內(nèi)外兩側(cè)溫度不同，這種物質(zhì)會形成對流（內(nèi)側(cè)物質(zhì)被加熱后向外側(cè)上升，外側(cè)物質(zhì)冷卻后向內(nèi)側(cè)下落）。在某一時刻，液核中出現(xiàn)一個初始的微弱磁場 (稱為“種子磁場”），導電物質(zhì)在對流運動下切割磁感線產(chǎn)生電流（電磁感應原理），這個電流又反過來產(chǎn)生一個磁場疊加在種子磁場上，使得原磁場不斷加強，從而產(chǎn)生了地球磁場。

下圖為地球磁場的發(fā)電機模型，金屬圓盤為地球內(nèi)部的導電液態(tài)物質(zhì)。圓盤在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生感應電流，通過外接“導線”將感應電流產(chǎn)生的磁場疊加在另一個圓盤上，兩個金屬圓盤相互耦合，使得磁場的極性能夠發(fā)生顛倒，很好地解釋了歷史上出現(xiàn)的地球磁極反向的現(xiàn)象。但“種子磁場”的來源問題以及地球內(nèi)部為什么會有這種金屬圓盤耦合的結(jié)構(gòu)仍存在著爭議，有想法的小伙伴可以留言提出自己的猜(jia)想(shuo)。

參考文獻：

https://baike.baidu.com/item/%E5%9C%B0%E7%90%83%E7%A3%81%E5%9C%BA/6375102?fr=aladdin

韓鋒.地磁場的起源問題[J].河池學院學報,2008(02):26-30.

by 荔枝果凍

Q5

微觀粒子的波粒二象性指什么？

答：

我相信大家平時在物理書籍上讀到這句話的時候肯定會很費解，因為這個東西在我們的宏觀時間看來反常識的，一個東西怎么可能是粒子又是波呢？？其實它是完全正確的——微觀粒子的波粒二象性是指微觀粒子同時具備波的特征而且也具備粒子的特征。在量子力學還沒成熟之前，物理學家研究的對象總是被劃定為波和粒子兩種，認為這是兩個完全不同的研究領域。。第一個關(guān)鍵節(jié)點是1905年愛因斯坦提出了光量子來解釋光電效應，這把我們平時認為是波的光賦予了粒子的性質(zhì)。第二個關(guān)鍵節(jié)點是1924年德布羅意提出了物質(zhì)波的概念，即實物粒子是具有波動性的，物質(zhì)波假說在1927年通過電子衍射實驗成功證明（電子具有和光一樣的衍射現(xiàn)象）??！在這兩個關(guān)鍵的節(jié)點后，波粒二象性才被科學家們所承認。

最后掛一張2015年瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）的科學家成功拍攝出有史以來第一張光同時表現(xiàn)出波粒二象性的照片[1]。以前我們都只能分開觀察到光的粒子性或者波動性，而這個照片是可以看到光的波動性并且同時體現(xiàn)出光的粒子性！想知道實驗具體的操作方法感興趣的小伙伴可以看一下引用2哦～

圖片來源：參考文獻[1]

參考文獻：

https://www.cas.cn/kj/201503/t20150305_4317219.shtml

Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field

by justiu

本期答題團隊：

牧魚、有希的肥貓、gkmym、YJY、Luna、荔枝果凍、justiu

編輯：穆梓

來源：中科院物理所

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